JP7587589B2 - 電気車両用の空冷式バッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、電気車両用の空冷式バッテリーパックであって、排気ファンを内蔵したバッテリーパックに関する。

本出願は、２０２０年１１月０５日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４６８３０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池をいい、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックＰＣなどの小型先端電子機器分野だけではなく、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のエネルギー源として使用されている。

現在、一つのリチウム二次電池（セル）では電気車を駆動できるほどの十分な出力が得られない。電気車のエネルギー源に二次電池を適用するためには、複数個のリチウムイオン電池セルを直列及び／または並列に接続してバッテリーモジュールを構成し、通常、直列にバッテリーモジュールを接続し、これを機能的に維持させるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と冷却システム、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、電気配線ケーブルなどを含むバッテリーパックを構成する。

電気車両用のバッテリーモジュールの場合、数個から多くは数十個の二次電池セルが充電と放電を反復して行うことによって、充放電などを制御してバッテリーモジュールが適正な動作状態を維持するように管理する必要がある。

特に、二次電池が作動する間に発生する熱は二次電池の温度を上昇させて、熱を効率的に冷却させないと、寿命が短くなり、誤作動を起こすなど、安全性が大幅低下する問題があることから、冷却は、二次電池を含むバッテリーパックの製作において重要な課題となる。

バッテリーパックの冷却システムには空冷式と水冷式が挙げられ、水冷式は、漏電、二次電池の防水問題、冷却流路構成に加えられる多数の部品のため、バッテリーパックのエネルギー密度が低くなるという短所がある一方、空冷式は、漏電、防水問題から相対的に自由であり、電気車両の空調システムとの連携も可能な長所を有する。

一例で、図１を参照すると、空冷式バッテリーパック１は、空気吸入口２及び空気排出口３を備え、車両の座席下部に搭載され、空気吸入口２から外部空気がバッテリーパック１の内部へ流入してバッテリーモジュールを冷却し、空気排出口３から外部へ排出されるように構成され得る。

通常、空冷式バッテリーパック１の内部に強制対流を起こすためには、２００Ｗ以上の排気ファン５が必要であり、このような排気ファン５は、サイズが大きいため、バッテリーパック１の外部に位置する。例えば、図１のように排気ファン５は、その一側がバッテリーパックの空気排出口３と連通するダクト４に連結され、他側は、車両の排気口と連通する配管（図示せず）に連結され得る。

ところが、上記のように、バッテリーパック１の外部に排気ファン５があると、ファンの作動時にファンの騷音のため車両の静粛性が低下する問題点、車両内でバッテリーパックの周辺のレイアウト設計が容易でない問題点、排気ファン５の出力に比べてバッテリーパックの内部に強制対流を起こす効果が劣る問題点などがある。

そこで、ファンの騷音問題解決、空間活用度、費用、冷却性能を総合的に考慮して従来の問題点が改善可能な空冷式バッテリーパックが求められる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ファンを内蔵してファンの騷音を減らし、冷却流路空間の最適化、費用節減及び冷却性能が優秀な空冷式バッテリーパックを提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明による空冷式バッテリーパックは、複数個のバッテリーモジュールと、空気吸入口及び空気排出口を備え、複数個のバッテリーモジュールを収容するように設けられたパックケースと、複数個のバッテリーモジュールとパックケースの底面との間に形成された冷却チャンネルと、空気吸入口から冷却チャンネルまでつながる空気通路を形成するインレットダクトモジュールと、パックケースの内部に設けられた少なくとも一つの排気ファンを備え、冷却チャンネルから空気排出口までつながる空気通路を形成して空気をパックケースの外部へ強制排気可能に設けられたアウトレットダクトモジュールと、を含み得る。

パックケースは、複数個のバッテリーモジュールが載置されたパックトレイと、パックトレイの上部をカバーするパックカバーであって、空気吸入口及び空気排出口を備えたパックカバーと、を含み得る。

複数個のバッテリーモジュールは、下板部に下方へ突出して形成された冷却フィンがパックトレイに向けられるように配置され、冷却チャンネルは、冷却フィンの間に存在する隙間によって確保され得る。

複数個のバッテリーモジュールは、パックトレイの上に横方向に沿って二つの列に配置され、空気吸入口は、第１例の一番目のバッテリーモジュールの上部に位置する第１空気吸入口と、第２列の一番目のバッテリーモジュールの上部に位置する第２空気吸入口と、を含み、空気排出口は一つであり、第１列の最後のバッテリーモジュールと第２列の最後のバッテリーモジュールとの間の上部に位置し得る。

インレットダクトモジュールは、第１空気吸入口から第１列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルの方向へ空気の流れを案内する第１インレットダクトと、第２空気吸入口から第２列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルの方向へ空気の流れを案内する第２インレットダクトと、を含み得る。

第１インレットダクトは、第１空気吸入口と連結された第１インレットダクト入口を備え、第１列の一番目のバッテリーモジュールの上部に配置された第１インレット水平ダクト部と、第１インレット水平ダクト部から下方へ折り曲げられて延び、第１列の一番目のバッテリーモジュールの前方側面部に並んで配置され、最下端に冷却チャンネルに向かって開放された第１インレットダクト出口を備える第１インレット垂直ダクト部と、を含み得る。

第２インレットダクトは、第１インレットダクトに対して縦方向に対称となるように位置し、第２空気吸入口と連結される第２インレットダクト入口を備え、第２列の一番目のバッテリーモジュールの上部に配置される第２インレット水平ダクト部と、第２インレット水平ダクト部から下方へ折り曲げられて延び、第２列の一番目のバッテリーモジュールの前方側面部に並んで配置され、最下端に冷却チャンネルに向かって開放された第２インレットダクト出口を備える第２インレット垂直ダクト部と、を含み得る。

アウトレットダクトモジュールは、第１列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルから空気排出口の方向へ空気の流れを案内する第１アウトレットダクトと、第２列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルから空気排出口の方向へ空気の流れを案内する第２アウトレットダクトと、第１列のバッテリーモジュールの上部に第１アウトレットダクトと連通するように取り付けられた第１排気ファンと、第２列のバッテリーモジュールの上部に第２アウトレットダクトと連通するように取り付けられた第２排気ファンと、第１排気ファンと連通するように設けられた第１開口、第２排気ファンと連通するように設けられた第２開口、及び空気排出口と連通するように設けられた第３開口、を備えたファンブリッジダクトと、を含み得る。

ファンブリッジダクトは、第１開口から第３開口につながる内部空間と、第２開口から第３開口につながる内部空間とを区切る隔壁をさらに備え得る。

ファンブリッジダクトは、内部空間を形成し、上下結合可能に設けられたダクト下部カバー及びダクト上部カバーを含み、第１開口及び第２開口は、ダクト下部カバーとダクト上部カバーの結合によって形成され、第３開口は、ダクト上部カバーの上部に設けられ得る。

なお、本発明の他の様態によると、前述した空冷式バッテリーパックを含む電気自動車が提供され得る。

本発明の一面によると、ファンの騷音を減少させるように排気ファンを内蔵しながらも、空間活用性、経済性、冷却性能などが優秀な空冷式バッテリーパックを提供することができる。

本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、本発明による実施例から以上で言及されないさらに他の技術的課題を解決できることは、以下の説明から自明に理解できる。

従来技術による空冷式バッテリーパックの構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例による空冷式バッテリーパックの概略的な斜視図である。 図２の空冷式バッテリーパックからパックカバーを分離した図である。 図２のＩ－Ｉ’による空冷式バッテリーパックの概略的な断面図である。 図２のII－II’による空冷式バッテリーパックの概略的な断面図である。 本発明の一実施例によるインレットダクトモジュールとアウトレットダクトモジュールの設置構造を示した図である。 図６のインレットダクトモジュールを他の方向から見た斜視図である。 二つの排気ファンとファンブリッジダクトを第１アウトレットダクト及び第２アウトレットダクトから分離した状態を示した図である。 第１及び第２アウトレットダクトを示した斜視図である。 二つの排気ファンとファンブリッジダクトの平面図である。 ファンブリッジダクトの斜視図である。 図１１のファンブリッジダクトの分解斜視図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図２は、本発明の一実施例による空冷式バッテリーパックの概略的な斜視図であり、図３は、図２の空冷式バッテリーパックでパックカバーを分離した図である。図４は、図２のＩ－Ｉ’による空冷式バッテリーパックの概略的な断面図であり、図５は、図２のII－II’による空冷式バッテリーパックの概略的な断面図である。

これらの図面を参照すると、本発明の一実施例による空冷式バッテリーパック１０は、複数個のバッテリーモジュール１００と、パックケース２００と、冷却チャンネルＰと、インレットダクトモジュール３００と、二つの排気ファン４３０、４４０を含んで構成されたアウトレットダクトモジュール４００と、を含む。

バッテリーモジュール１００は、直列及び／または並列に接続された二次電池セル（図示せず）を備える。二次電池セルは、パウチ型二次電池であり得る。パウチ型二次電池は、電極組立体、電解液及びパウチ外装材を備え得る。

ここで、電極組立体は、電極と分離膜の組立体として、一枚以上の正極板及び一枚以上の負極板が分離膜を挟む形態で構成され得る。また、電極組立体の各電極板には電極タブが備えられ、電極リードと接続され得る。特に、パウチ型二次電池の場合、一つ以上の電極タブが電極リードと接続でき、電極リードは、パウチ外装材の間に介在されて一端が外部に露出することで電極端子として機能できる。パウチ外装材は、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、電極組立体と電解液を収納して周縁部を熱溶着して密封し得るラミネートシートで構成され得る。

このようなパウチ型二次電池の構成については、本願発明が属する技術分野における当業者にとって自明な事項であるので、より詳細な説明は省略する。

パウチ型二次電池セルは、広い面が立てられて一方向へ積層された形態でモジュールハウジングに収納して構成され得る。この場合、各パウチ型二次電池セルは、下端のエッジ部がモジュールハウジングの底面に接触する。このようなバッテリーモジュール１００の下部に冷却チャンネルＰを設け、冷却チャンネルＰに冷却空気が流れるようにしてモジュールハウジングの底面と冷却空気を接触させることで、各パウチ型二次電池セルと冷却空気との熱交換が間接的に行われるようにし得る。

バッテリーモジュール１００は必ずしもパウチ型二次電池で構成しなくてもよい。即ち、バッテリーモジュール１００は、金属缶を用いて電極組立体と電解液を収納した円筒型二次電池、角形二次電池などを含め、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池で構成され得る。

パックケース２００は、複数個のバッテリーモジュール１００が載置されるパックトレイ２１０と、パックトレイ２１０の上部をカバーしてパックトレイ２１０と結合可能に設けられるパックカバー２２０と、を含む。

図面の便宜上、詳しく図示していないが、パックケース２００にはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）１３０、電気配線ケーブルなどがバッテリーモジュール１００と共に搭載され得る。

複数個のバッテリーモジュール１００は、パックトレイ２１０の上に横方向（Ｙ軸方向）に沿って二つの列に配置され得る。

例えば、図３に示したように、本実施例によるバッテリーパックは、総６個のバッテリーモジュール１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆを備え、第１例と第２列に各々三つずつのバッテリーモジュール１００が横方向（Ｙ軸方向）に沿って配列される。

各バッテリーモジュール１００（図５参照）は、下板部に相互に間隔を隔てて下方へ突出して形成された冷却フィン１１０を備える。例えば、冷却フィン１１０を備えた板状のプレートをバッテリーモジュール１００の下板部に取り付けるか、または板状のプレート自体をバッテリーモジュール１００の下板部として採用し得る。冷却フィン１１０は、アルミニウムのように熱伝導性に優れた金属材質で設けられ得る。

各バッテリーモジュール１００は、冷却フィン１１０がパックトレイ２１０の底面に向けられるようにパックトレイ２１０の上に配置される。この場合、各バッテリーモジュール１００の下板部が冷却フィン１１０によってパックトレイ２１０の底面から離隔して支持され、各バッテリーモジュール１００の下板部とパックトレイ２１０の底面との間に空間が設けられる。ここで、空間が冷却チャンネルＰとして活用される。

即ち、本発明の空冷式バッテリーパック１０は、空気吸入口２２１、２２２から外部空気をパックケース２００の内部へ流入させ、冷却チャンネルＰに冷却空気を供給して各バッテリーモジュール１００を冷却し、温度が上昇した内部空気は空気排出口２２３からパックケース２００の外へ排出する。

パックトレイ２１０は、剛性の補強のためにセンターフレーム５１０及びサイドフレーム５２０を備える。センターフレーム５１０は、第１列のバッテリーモジュール１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと、第２列のバッテリーモジュール１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆとの間で、横方向（Ｙ軸方向）へ延びるように構成され、サイドフレーム５２０は二つであり、各々第１列のバッテリーモジュール１００とパックトレイ２１０の右側壁との間、そして第２列のバッテリーモジュール１００とパックトレイ２１０の左側壁との間から横方向へ延びるように構成され得る。

センターフレーム５１０とサイドフレーム５２０は、パックトレイ２１０の剛性補強の役割と共に、後述するインレットダクトモジュール３００の設置時に使用するインレットブラケット５３０、アウトレットブラケット５４０、ファン取付けブラケットを固定する構造物として活用され得る。

パックカバー２２０は、空気吸入口２２１、２２２及び空気排出口２２３を備える。

本実施例の場合、図２及び図３に示したように、二つの空気吸入口２２１、２２２がパックケース２００の前方領域に位置するようにパックカバー２２０の上面に設けられ、一つの空気排出口２２３がパックケース２００の後方領域に位置するようにパックカバー２２０の上面に設けられる。

このような二つの空気吸入口２２１、２２２と一つの空気排出口２２３は、パックカバー２２０とパックトレイ２１０を結合するとき、各々第１インレットダクト入口３１１、第２インレットダクト入口３２１及びファンブリッジダクト４５０の第３開口４５３に上下に位置合わせされ得る。

具体的には、空気吸入口２２１、２２２は、第１空気吸入口２２１及び第２空気吸入口２２２を含み、第１空気吸入口２２１は、第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａの上部に位置し、第２空気吸入口２２２は、第２列の一番目のバッテリーモジュール１００Ｄの上部に位置するようにパックカバー２２０に形成される。

そして、空気排出口２２３は、第１列の最後のバッテリーモジュール１００Ｃと第２列の最後のバッテリーモジュール１００Ｆとの間の上部に位置するようにパックカバー２２０に形成される。

図４のように、冷却空気は、パックケース２００の外部から第１空気吸入口２２１及び第２空気吸入口２２２を通してパックケース２００の内部へ流入し、インレットダクトモジュール３００によって冷却チャンネルＰに案内され得る。

インレットダクトモジュール３００は、図３及び図４と、図６及び図７に示したように、第１インレットダクト３１０及び第２インレットダクト３２０を含んで構成され得る。

第１インレットダクト３１０は、第１空気吸入口２２１から第１列のバッテリーモジュール１００の下部に形成される冷却チャンネルＰの方向へ冷却空気の流れを案内する役割を果たし、第２インレットダクト３２０は、第２空気吸入口２２２から第２列のバッテリーモジュール１００の下部に形成される冷却チャンネルＰの方向へ冷却空気の流れを案内する役割を果たす。

このような第１インレットダクト３１０は、空気が流動可能な中空構造の板状体で設けられた第１インレット水平ダクト部３１２と、第１インレット水平ダクト部３１２のエッジから下方へ折り曲げられて延びた第１インレット垂直ダクト部３１３と、を備え、第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａを部分的に囲むように配置され得る。

第１インレット水平ダクト部３１２は、第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａの上部に配置され、第１インレット垂直ダクト部３１３は、第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａの前方側面部に並んで配置される。そして、第１インレット水平ダクト部３１２は、上方に向かって開放された第１インレットダクト入口３１１を備え、第１インレット垂直ダクト部３１３は、最下端に冷却チャンネルＰに向かって開放された第１インレットダクト出口３１４を備える。

第１インレットダクト入口３１１は、パックトレイ２１０とパックカバー２２０の結合時、第１空気吸入口２２１に連結され得る。この際、第１インレットダクト入口３１１の外側にシーリングガスケットを取り付けて外部空気が漏れないようにする。

第１インレット水平ダクト部３１２は、第１インレットダクト入口３１１から遠ざかる方向へ幅が拡張されるように形成され、第１インレット垂直ダクト部３１３の幅と同一に設けられ得る。そして、第１インレット垂直ダクト部３１３の幅は、ほぼ冷却チャンネルＰの幅に対応するように設けられ得る。

このような構成によると、外部空気が第１空気吸入口２２１に入り、第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａの上部から前方側面部の方向へ迂回して冷却チャンネルＰが始まる箇所へ案内され得る。また、外部空気は、第１インレット水平ダクト部３１２で広がって第１インレット垂直ダクト部３１３に沿って鉛直下降して冷却チャンネルＰに入り得る。

このように第１インレットダクト３１０が第１列の一番目のバッテリーモジュール１００Ａの上部と前方側面部に密着するように構成されることで、第１空気吸入口２２１から冷却チャンネルＰまでつながる空気通路がコンパクトに具現される。

第２インレットダクト３２０は、第１インレットダクト３１０と実質的に同じ構造と機能を有するものであって、第１インレットダクト３１０と縦方向に対称となるように配置される。

即ち、第２インレットダクト３２０は、第２列の一番目のバッテリーモジュール１００Ｄの上部に配置される第２インレット水平ダクト部３２２と、第２インレット水平ダクト部３２２のエッジから下方へ折り曲げられて延びて第２列の一番目のバッテリーモジュール１００の前方側面部に並んで配置される第２インレット垂直ダクト部３２３と、を含む。

また、第２インレット水平ダクト部３２２は、パックカバー２２０の第２空気吸入口２２２と連結されるように上方へ開放された第２インレットダクト入口３２１を備え、第２インレット垂直ダクト部３２３は、最下端に冷却チャンネルＰに向かって開放された第２インレットダクト出口３２４を備える。

一方、アウトレットダクトモジュール４００は、図８～図１２に示したように、第１アウトレットダクト４１０と、第２アウトレットダクト４２０と、第１排気ファン４３０と、第２排気ファン４４０と、ファンブリッジダクト４５０と、を含んで構成され得る。

第１アウトレットダクト４１０は、第１列のバッテリーモジュール１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの下部に形成された冷却チャンネルＰから空気排出口２２３の方向へ冷却空気の流れを案内する役割を果たし、第２アウトレットダクト４２０は、第２列のバッテリーモジュール１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの下部に形成された冷却チャンネルＰから空気排出口２２３の方向へ冷却空気の流れを案内する役割を果たす。

第１アウトレットダクト４１０は、前述した第１インレットダクト３１０の役割とは反対の役割を果たすが、構造は類似である。このような第１アウトレットダクト４１０は、第１列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｃの上部に配置される第１アウトレット水平ダクト部４１２と、第１アウトレット水平ダクト部４１２のエッジから下方へ折り曲げられて延び、第１列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｃの後方側面部に並んで配置される第１アウトレット垂直ダクト部４１３と、を含む。

また、第１アウトレット水平ダクト部４１２は、上方に向かって開放された第１アウトレットダクト出口４１１を備え、第１アウトレット垂直ダクト部４１３は、最下端に冷却チャンネルＰに向かって開放された第１アウトレットダクト入口４１４を備える。

第２アウトレットダクト４２０は、第１アウトレットダクト４１０と実質的に同じ構造を有するものであって、第１アウトレットダクト４１０と縦方向に対称となるように配置される。

第２アウトレットダクト４２０は、第２列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｆの上部に配置される第２アウトレット水平ダクト部４２２と、第２アウトレット水平ダクト部４２２のエッジから下方へ折り曲げられて延び、第２列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｆの後方側面部に並んで配置される第２アウトレット垂直ダクト部４２３と、を含む。

また、第２アウトレット水平ダクト部４２２は、上方に向かって開放された第２アウトレットダクト出口４２１を備え、第２アウトレット垂直ダクト部４２３は、最下端に冷却チャンネルＰに向かって開放された第２アウトレットダクト入口４２４を備える。

第１アウトレット水平ダクト部４１２及び第２アウトレット水平ダクト部４２２は各々、アウトレットブラケット５４０に固定結合し、第１列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｃの上部と第２列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｆの上部に並んで配置され得る。

このような構成によると、第１列のバッテリーモジュール１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと熱交換した冷却空気は、冷却チャンネルＰが終わる箇所で第１アウトレットダクト入口４１４から入り、第１列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｃの後方側面部と上部を迂回して第１アウトレットダクト出口４１１へ案内され得る。そして、第２列のバッテリーモジュール１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆと熱交換した冷却空気は、冷却チャンネルＰが終わる箇所で第２アウトレットダクト入口４２４から入り、第２列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｆの後方側面部と上部を迂回して第２アウトレットダクト出口４２１へ案内され得る。

第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０は、ファンブリッジダクト４５０に脱着可能に設けられ、第１列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｃと第２列の三番目のバッテリーモジュール１００Ｆの上部に配置され得る。この際、図８に示したように、先ずファンブラケット５５０を設置してからファンブラケット５５０の上に安定的に固定結合し得る。

第１排気ファン４３０は、第１列のバッテリーモジュール１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの上部に第１アウトレットダクト４１０と連通するように取り付けられ、第２排気ファン４４０は、第２列のバッテリーモジュール１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの上部に第２アウトレットダクト４２０と連通するように取り付けられる。例えば、第１排気ファン４３０は、第１アウトレットダクト出口４１１に直結するように設けられ、第２排気ファン４４０は第２アウトレットダクト出口４２１に直結するように設けられ得る。

このような第１排気ファン４３０は、第１アウトレットダクト４１０及びこれと連通する冷却チャンネルＰの冷却空気を吸引する役割を果たし、第２排気ファン４４０は、第２アウトレットダクト４２０及びこれと連通する冷却チャンネルＰの冷却空気を吸引する役割を果たす。

例えば、従来技術の一例による空冷式バッテリーパック（図１参照）は、２００Ｗ以上の大型ファンをパックケースの外部からパックケースの空気排出口に連結してパックケース２００の内部の空気を吸引するのに対し、上述したように、本発明の空冷式バッテリーパック１０は、冷却チャンネルＰを二つ構成したため、７０Ｗ程度の小型排気ファン二つでも冷却性能を充分に確保することができる。

第１排気ファン４３０、第２排気ファン４４０及びファンブリッジダクト４５０をカバーするパックカバーの突出領域２２５は、他の部分よりも突出して形成され得る。本実施例のパックカバーの突出領域２２５の変形例として、パックカバーの突出領域２２５をパックカバー２２０に脱着可能な別のカバー形態として製作することも可能である。この場合、第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０の交替またはメインテナンスが必要なとき、当該部分のカバーを開けると、第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０を容易に脱去可能である。

ファンブリッジダクト４５０は、パックケース２００の内部で第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０から吸引した空気を一箇所に集めて一つの空気排出口２２３へ排出するためのものであって、第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０と連通し、パックカバー２２０の空気排出口２２３に上下方向へ直結されるように構成され得る。

図１０及び図１１に示したように、ファンブリッジダクト４５０は、３方向に開口を備えた箱状で設けられ得、３方向の開口は、右側方向に形成される第１開口４５１と、左側方向に形成される第２開口４５２と、上方に形成される第３開口４５３と、を含む。

第１開口４５１は第１排気ファン４３０に接続し、第２開口４５２は第２排気ファン４４０に接続可能に設けられ得る。そして、第３開口４５３は、パックカバー２２０の空気排出口２２３と上下に位置合わせられるように設けられ得る。第３開口４５３の外側にシーリングガスケットを取り付けて冷却空気が漏れないようにし得る。

図１２に示したように、ファンブリッジダクト４５０は、上下結合可能に設けられるダクト下部カバー４５０ａ及びダクト上部カバー４５０ｂを含んで構成され得る。この場合、第１開口４５１及び第２開口４５２は、ダクト下部カバー４５０ａとダクト上部カバー４５０ｂの結合によって形成され、第３開口４５３は、ダクト上部カバー４５０ｂの上部に設けられ得る。

また、ファンブリッジダクト４５０は、第１開口４５１から第３開口４５３につながる内部空間と、第２開口４５２から第３開口４５３につながる内部空間と、を区切る隔壁４５５をさらに備える。ダクト下部カバー４５０ａ及びダクト上部カバー４５０ｂは各々下隔壁４５５ａ及び上隔壁４５５ｂを備え、相互に結合時、下隔壁４５５ａと上隔壁４５５ｂが連結されるように構成され得る。

この場合、冷却空気が第１アウトレットダクト４１０から第２アウトレットダクト４２０への移動、または第２アウトレットダクト４２０から第１アウトレットダクト４１０への移動が発生せず、空気排出口２２３からパックケース２００の外部へ抜け出ることで圧力損失が減少し、第１排気ファン４３０及び第２排気ファン４４０の出力に比べて冷却効率が優秀である。

以上のように、上述した本発明のバッテリーパックの構成によると、ファンの騷音が減少できるように排気ファンを内蔵しながらも、空間活用性、経済性、冷却性能などが優秀な空冷式バッテリーパックを提供することができる。

一方、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

１００ バッテリーモジュール
２００ パックケース
２２０ パックカバー
２２１、２２２ 空気吸入口
２２３ 空気排出口
３００ インレットダクトモジュール
４００ アウトレットダクトモジュール
４３０ 第１排気ファン（排気ファン）
４４０ 第２排気ファン（排気ファン）
Ｐ 冷却チャンネル

Claims (8)

1. 複数個のバッテリーモジュールと、
   空気吸入口及び空気排出口を備え、前記複数個のバッテリーモジュールを収容するように設けられたパックケースと、
   前記複数個のバッテリーモジュールと前記パックケースの底面との間に形成された冷却チャンネルと、
   前記空気吸入口から前記冷却チャンネルまでつながる空気通路を形成するインレットダクトモジュールと、
   前記パックケースの内部に設けられた少なくとも一つの排気ファンを備え、前記冷却チャンネルから前記空気排出口までつながる空気通路を形成して空気を前記パックケースの外部へ強制排気可能に設けられたアウトレットダクトモジュールと、
   を含み、
   前記パックケースは、
   前記複数個のバッテリーモジュールが載置されたパックトレイと、
   前記パックトレイの上部をカバーするパックカバーであって、前記空気吸入口及び前記空気排出口を備えたパックカバーと、
   を含み、
   前記パックトレイの底面が、前記パックケースの底面であり、
   前記複数個のバッテリーモジュールは、下板部に下方に突出して形成された冷却フィンが前記パックトレイの底面に向けられるように配置され、
   前記冷却チャンネルは、前記冷却フィンの間に存在する隙間によって確保されており、
   前記複数個のバッテリーモジュールは、前記パックトレイの上に横方向に沿って二つの列に配置され、
   前記空気吸入口は、第１列の一番目のバッテリーモジュールの上部に位置する第１空気吸入口と、第２列の一番目のバッテリーモジュールの上部に位置する第２空気吸入口と、を含み、
   前記空気排出口は一つであり、第１列の最後のバッテリーモジュールと第２列の最後のバッテリーモジュールとの間の上部に位置することを特徴とする、空冷式バッテリーパック。
2. 前記インレットダクトモジュールは、
   前記第１空気吸入口から、前記第１列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルの方向へ空気の流れを案内する第１インレットダクトと、
   前記第２空気吸入口から、前記第２列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルの方向へ空気の流れを案内する第２インレットダクトと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の空冷式バッテリーパック。
3. 前記第１インレットダクトは、
   前記第１空気吸入口と連結された第１インレットダクト入口を備え、前記第１列の一番目のバッテリーモジュールの上部に配置された第１インレット水平ダクト部と、
   前記第１インレット水平ダクト部から下方へ折り曲げられて延び、前記第１列の一番目のバッテリーモジュールの前方側面部に並んで配置され、最下端に前記冷却チャンネルに向かって開放された第１インレットダクト出口を備える第１インレット垂直ダクト部と、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載の空冷式バッテリーパック。
4. 前記第２インレットダクトは、前記第１インレットダクトに対して縦方向に対称となるように位置し、
   前記第２空気吸入口と連結された第２インレットダクト入口を備え、前記第２列の一番目のバッテリーモジュールの上部に配置された第２インレット水平ダクト部と、
   前記第２インレット水平ダクト部から下方へ折り曲げられて延び、前記第２列の一番目のバッテリーモジュールの前方側面部に並んで配置され、最下端に前記冷却チャンネルに向かって開放された第２インレットダクト出口を備える第２インレット垂直ダクト部と、
   を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の空冷式バッテリーパック。
5. 前記アウトレットダクトモジュールは、
   前記第１列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルから前記空気排出口の方向へ空気の流れを案内する第１アウトレットダクトと、
   前記第２列のバッテリーモジュールの下部に形成された冷却チャンネルから前記空気排出口の方向へ空気の流れを案内する第２アウトレットダクトと、
   前記第１列のバッテリーモジュールの上部に前記第１アウトレットダクトと連通するように取り付けられた第１排気ファンと、
   前記第２列のバッテリーモジュールの上部に前記第２アウトレットダクトと連通するように取り付けられた第２排気ファンと、
   前記第１排気ファンと連通するように設けられた第１開口と、前記第２排気ファンと連通するように設けられた第２開口と、前記空気排出口と連通するように設けられた第３開口と、を備えたファンブリッジダクトと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の空冷式バッテリーパック。
6. 前記ファンブリッジダクトは、
   前記第１開口から前記第３開口につながる内部空間と、前記第２開口から前記第３開口につながる内部空間とを区切る隔壁をさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の空冷式バッテリーパック。
7. 前記ファンブリッジダクトは、内部空間を形成し、上下結合可能に設けられたダクト下部カバー及びダクト上部カバーを含み、
   前記第１開口及び前記第２開口は、前記ダクト下部カバーと前記ダクト上部カバーの結合によって形成されており、前記第３開口は、前記ダクト上部カバーの上部に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の空冷式バッテリーパック。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の空冷式バッテリーパックを含む、電気自動車。

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